Istraživači su otkrili mehanizam koji stoji iza strategije ishrane mora koja bi mogla da obezbedi vredan obnovljiv izvor biogoriva.
Njihovo istraživanje je objavljeno kao Pregledani preprint u eLife-u, a revidirana verzija se pojavljuje danas. Urednici su je opisali kao važnu studiju koja pruža ubedljive dokaze o tome kako morski puž Aplisia kurodai optimizuje varenje smeđih algi, u klasičnoj „trci u naoružanju“ predator-plen na molekularnom nivou. Nalazi autora su podržani eksperimentalnim strukturama proteina i enzimskim testovima i obećavaju za biotehnološke primene u proizvodnji biogoriva.
Tokom miliona godina, predatori su uspešno evoluirali sa svojim plenom kako bi održali ekološku ravnotežu. U morskim staništima, interakcije između algi i morskih biljojeda dominiraju morskim ekosistemima, pri čemu većinu algi konzumiraju biljojedi.
Strategija hranjenja morskog puža Aplisia kurodai privukla je pažnju jer kada se hrani smeđim algama, pretvara ugljene hidrate zvane laminarin u glukozu, koja bi se mogla koristiti kao obnovljiv izvor goriva. Međutim, da bi se zaštitile od morskih puževa i drugih biljojeda, smeđe alge proizvode sekundarni metabolit zvan florotanin koji blokira ovu varenje, ometajući potencijalnu primenu smeđih algi kao sirovina za biogorivo.
„Enzim odgovoran za razgradnju laminina u morskom pužu naziva se akuBGL i blokira ga florotanin. Da bi se suprotstavili ovoj antipredatorskoj adaptaciji smeđih algi, biljojedi proizvode supstancu u svom probavnom sistemu pod nazivom EHEP koja štiti od florotanina“, objašnjava ko -prvi autor Ksiaomei Sun, postdoktor na Fakultetu za napredne životne nauke Univerziteta Hokaido, Japan. „Iako je ova odbrambeno-antiodbrambena strategija poznata, detaljni molekularni mehanizam koji leži u njenoj osnovi ostaje nejasan.“
„Našom studijom smo nastojali da razumemo mehanizam ovog procesa, kako bismo koristili primeni ovog sistema za hranjenje smeđim algama u industriji biogoriva“, dodaje prvi autor Iukin Ie, postdoktor na Fakultetu za napredne životne nauke Univerziteta Hokaido. .
Pošto je teško izolovati različite hemikalije iz florotanina pronađenih u algama, istraživači su koristili analog nazvan TNA da bi istražili njegovu interakciju sa akuBGL enzimom morskog puža i EHEP proteinom. Koristili su rendgensku kristalografiju i kompjuterske simulacije da odrede strukturu EHEP, sa i bez TNA i akuBGL.
Zatim su koristili strukturu akuBGL za konstruisanje modela enzima i simulirali vezivanje normalnog supstrata (laminarin ugljeni hidrat) i TNA. Istražujući interakciju TNA i enzima akuBGL sa i bez EHEP-a, mogli su da predlože molekularni mehanizam inhibicije florotanina akuBGL-a i kako EHEP štiti od ovoga.
U nedostatku EHEP, florotannin zauzima džep za vezivanje supstrata unutar akuBGL-a, sprečavajući laminarin da se veže i zaustavlja proizvodnju glukoze. Kada je EHEP prisutan, on se kompetitivno vezuje za florotanin, oslobađajući akuBGL vezujući džep da bi se metabolizam glukoze odvijao normalno.
„Naša studija predstavlja molekularni mehanizam digestivno-odbrambeno-napadne veze između smeđih algi i njenog biljojeda, morskog puža“, zaključuje viši autor Min Jao, profesor emeritus na Fakultetu za napredne životne nauke Univerziteta Hokaido. „Ovo pruža molekularnu osnovu za primjenu smeđih algi u industriji biogoriva.“
